塑料制品已经被广泛应用于我们日常的生活中,然而因为火灾隐患的存在,一些公共场所的窗帘、地毯、高温场景使用的塑料制品等则必须具有阻燃效果。因此阻燃材料一直是探索研究的重要课题。随着人们防火意识的逐渐提高,对阻燃材料的要求随之提高,未来将会有品类更多、性能更强、用途更广泛的阻燃材料出现。

 

 

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什么是阻燃材料?

 

阻燃材料是能够抑制或者延滞燃烧而自己并不容易燃烧的材料,广泛应用于服装、石油、化工、冶金、造船、消防、国防等领域。阻燃材料主要有卤素和非卤。有机是以溴系、氮系和红磷及化合物为代表的一些阻燃剂,无机主要是三氧化二锑、氢氧化镁、氢氧化铝,硅系等阻燃体系。

 

阻燃材料的制品主要可分为阻燃织物、阻燃化学纤维、阻燃塑料、阻燃橡胶、防火涂料、阻燃木质材料及阻燃纸、无机不燃填充材料等7大类。

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阻燃材料等级

 

阻燃材料等级 UL94 阻燃等级共有12种:HB、V-0、V-1、V-2、5VA、5VB、VTM-0、VTM-1、VTM-2、HBF、HF-1、HF-2。

 
可燃性 UL94 等级是应用最广泛的塑料材料可燃性能标准。它用来评价材料在被点燃后熄灭的能力。根据燃烧速度、燃烧时间、抗滴能力以及滴珠是否燃烧可有多种评判方法。每种被测材料根据颜色或厚度都可以得到许多值。当选定某个产品的材料时,其 UL 等级应满足塑料零件壁部分的厚度要求。UL 等级应与厚度值一起报告,只报告 UL 等级而没有厚度是不够的。
 
塑料阻燃等级由HB,V-2,V-1向V-0逐级递增:
 
1、HB:UL94 标准中最低的阻燃等级。要求对于3到13 毫米厚的样品,燃烧速度小于40毫米每分钟;小于3毫米厚的样品,燃烧速度小于70毫米每分钟;或者在100毫米的标志前熄灭。
2、V-2:对样品进行两次10秒的燃烧测试后,余焰时间≤30秒,总燃烧时间≤250秒引燃下方的药棉。 
3、V-1:对样品进行两次10秒的燃烧测试后,余焰时间≤30秒,总燃烧时间≤250秒即不能引燃下方的药棉

4、V-0:对样品进行两次10秒的燃烧测试后,余焰时间≤10秒,总燃烧时间≤50秒即不能引燃下方的药棉

 

 

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阻燃材料在汽车零部件中的应用 

目前,在汽车承重件、新能源车电池组等汽车零部件中,随处可见高分子材料应用的身影。高分子材料在车用零部件中的应用,以及提升汽车安全性的需求,促进了阻燃型高分子材料的发展。当下应用的阻燃高分子材料主要以PP、PU、ABS和PC为主,根据汽车零部件的特殊需求也相应有复合材料 ( 合金化) 、PA、PBT等材料的使用。

 

阻燃PP

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聚丙烯 (PP)是车用塑料中用量最大的高分子材料,具有优异的耐化学腐蚀,并且加工过程简单、成本低,广泛应用于汽车仪表盘、电池包外壳、门护板、立柱、座椅护板、保险杠等。由于未添加阻燃剂前的PP的阻燃性较差,其极限氧指数 ( LOI) 仅为17. 8% ,发生事故后容易燃烧。目前,国内外对汽车阻燃用 PP 研究主要围绕对聚丙烯基体进行改性,同时通过添加低毒、无卤阻燃剂,开发具有优异力学性能和阻燃功效的聚丙烯复合材料,以满足汽车零部件的阻燃需求。

阻燃ABS

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ABS是全球用量最大的家电用高分子材料,我国约 80% 的ABS消费量是用于家电生产。ABS 由于具有很强的塑料表面涂装的耐久性和防腐性,是适合汽车涂装的典型材料,也将其应用于汽车零部件的生产。由于ABS树脂只含有C、H、O三种元素,自身不具备阻燃性能,这使得ABS树脂在高温阶段稳定性差,极易燃烧; 在点燃的过程中还伴有异味气体和黑烟颗粒的产生,将其直接用于车用零部件存有安全隐患。所以在使用前必须对其进行阻燃性能、耐热性能做改性处理。

 

熔融混合ABS和聚碳酸酯( PC )得到PC/ABS复合材料,该材料兼具ABS和PC的优点,具有高热变形温度和稳定性,改善了加工性能。PC/ABS合金是目前产量最多、增速最快的树脂合金,可用于汽车仪表板、电池组、汽车车身等其他部件。PC树脂本身是阻燃自灭火材料,UL94为V2级,但与ABS混合后阻燃性会下降,因此在用于汽车零部件之前需要进行阻燃改性。目前,PC /ABS合金阻燃改性常用的阻燃剂有卤素阻燃剂、磷阻燃剂、纳米阻燃剂等。

 

阻燃PC

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聚碳酸酯 (PC) 作为五大工程塑料之一,因其具有高强度、高抗冲以及耐热等优点被应用于汽车零部件的生产。例如,汽车仪表板、照明系统、加热板、除霜器及聚碳酸酯合金制的保险杠等。伴随着消费升级,新能源车及轻量化发展,国内对 PC 的需求也在不断增长,PC 本身具有一定阻燃性,相较于其他普通高分子材料 ( 如 PE、PP 等) 拥有一定优越性,LOI 可到 27% ,UL94 为V2级。然而对汽车零部件阻燃要求相对较高的应用领域,其阻燃性能还是难以胜任,仍还需要对其进行阻燃改性。

 

 

 

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来源:万敬新材
 

作者 808, ab